尿素流程工艺二氧化碳汽提塔的模拟

摘要

尿素是一种广泛应用且肥效高的化学肥料,同时它还是一种重要的工业原料,是国家的支柱产业之一.多年来,有关尿素新工艺、新设备的开发及老工艺、设备的改造一直是人们所研究的课题,并随着能源严重的短缺和相关技术的发展而越来越受到人们的重视.CO<,2>汽提塔是尿素合成工艺中的关键设备之一.对其进行准确的热力学模拟计算有利于该设备的改造及工艺过程的改进、工艺操作参数的优化,从而使能量回收利用更为完全,达到增产降耗的目的.论文的主要内容有:(1)阐述了前人对ACWU体系的尿素合成条件下的热力学气液平衡机理模型.采用Isla等提出的扩展的UNIQUAC方程计算对NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O-Urea体系气液平衡进行模拟计算.所得模型在一定范围内的预测性和实用性都很好,可满足尿素合成条件下工艺计算及流程模拟的需要.(2)建立了适用于CO<,2>汽提塔的平衡级数学模型,计算结果同设计数据以及实际工况吻合较好.汽提过程CO<,2>液相摩尔分率的变化情况同采用相图分析的结果一致,充分说明了该模型的合理性.同时也验证了热力学模型的正确性,计算结果得到汽提塔内各个操作参数的分布,因此,模拟计算结果比相图更能反映塔内的情况.(3)建立了汽提塔的非平衡级数学模型,并给出相关的动力学参数的求解方法.(4)将AAN(人工神经网络)应用于CO<,2>汽提塔的模拟,以其模型作为

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究概况

1.2本文的主要研究内容

第二章NH3-CO2-H2O-Urea体系气液平衡热力学研究

2.1 NH3-CO2-H2O-Urea体系的热力学模型

2.2 NH3-CO2-H2O-Urea体系的自由度分析

2.2.1 NH3-CO2-H2O-Urea三元热力学平衡体系

2.2.2 NH3-CO2-H2O-Urea四元热力学平衡体系

2.3有关NH3-CO2-H2O-Urea体系研究简介

2.3.1热力学实验及模型的研究

2.3.2经验公式

2.3.3相图研究

2.4扩展的UNIQUAC方程在NH3-CO2-H2O-Urea体系气液平衡热力学计算中的应用

2.5扩展的UNIQUAC方程计算NH3-CO2-H2O-Urea体系液相活度系数方法比较

2.5.1 Bernadis等的参数模型

2.5.2 Isla等的参数模型

2.6 NH3-CO2-H2O-Urea体系气液平衡的计算

2.7小结

第三章尿素流程CO2汽提塔的模拟计算

3.1汽提塔的概述

3.1.1汽提技术

3.1.2汽提过程分析

3.1.3影响汽提塔的操作因素

3.1.4汽提塔的结构简介

3.2二氧化碳汽提塔的模拟计算

3.2.1汽提过程的NH3-CO2-H2O-Urea体系的热力学模型

3.2.2平衡级数学模型

3.2.3模型的自由度分析

3.2.4模型的求解

3.3模拟计算的结果与分析

3.3.1工艺物料数据

3.3.2模型对设计数据的模拟结果

3.3.3数据分析

3.3.4模型计算结果同工业数据的比较

3.4小结

附图

第四章CO2汽提塔非平衡级模型的建立

4.1非平衡级模型建模方法的研究

4.2过程描述

4.3非平衡级模型的建立

4.4模型的分析

4.5动力学参数和物性数据的计算

4.5.1传质系数

4.5.2传热系数

4.5.3粘度

4.6非平衡级模型求解的主要方法

4.7小结

第五章人工神经网络在CO2汽提塔模拟中的应用

5.1人工神经网络模型的确定-BP(Back Propagation)网络

5.1.1 BP(Back Propagation)学习算法

5.1.2 BP算法的优点

5.2面向MATLAB工具箱的神经网络设计概述

5.3 BP人工神经网络的学习环境

5.3.1网络结构

5.3.2输入特征的标准化

5.3.3 BP网络训练样本的获取

5.3.4 ANN法对训练样本的培训

5.4小结

附表

第六章结论

参考文献

致谢